宋朝是中国历史上科技发展的黄金时期，取得了众多令人瞩目的成就，出现了许多杰出的发明家，他们的创新和贡献对中国乃至世界科技的发展产生了深远影响。
一、活字印刷术与毕昇
北宋庆历年间，布衣毕昇发明了活字印刷术，这是印刷史上的一次重大革命。在此之前，主要采用的是雕版印刷术，虽然能保证印刷质量，但存在着刻板耗时、成本高昂、不易修改等缺点。
活字印刷术则采用可移动的陶瓷或金属活字，制版时只需挑选需要的活字进行排版，大大提高了印刷效率和灵活性。其具体方法是：用胶泥刻字，薄如钱唇，每字为一印，火烧令坚。先设一铁板，其上以松脂、蜡和纸灰之类冒之。欲印，则以一铁范置铁板上，乃密布字印，满铁范为一板，持就火炀之，药稍熔，则以一平板按其面，则字平如砥。若止印三、二本，未为简易；若印数十百千本，则极为神速。
活字印刷术的发明开创了近现代铅字排印技术的先河，降低了印刷成本，增加了印刷品的发行数量，使更多的人能够接触到书籍和知识，有力地推动了文化的传播和发展。它对中国文化的传承、教育的普及以及知识的扩散起到了至关重要的作用，也为后来欧洲的印刷术发展提供了重要的启示。
二、指南针的改进与应用
虽然早在汉代中国就发现了磁性原理，但直到宋代，指南针才得到广泛应用并得到进一步完善。宋代工匠创造了人工磁化的方法，他们用天然磁石磨针，使其具有磁性。经过改进后的指南针，增加了干支方位和二十四节气等标识，精度更高，更适合在航海中使用。
指南针在航海中的应用极大地提高了航行的准确性和安全性，为宋代海外贸易的繁荣和航海事业的发展奠定了基础。凭借指南针，宋代的商船能够更自信地远航，拓展了贸易范围，加强了与周边国家和地区的经济文化交流。同时，这一发明也为后来的地理大发现和全球航海活动提供了关键的技术支持，对人类认识和探索世界产生了深远影响。
三、水利机械技术的进步
宋朝的水利机械技术达到了很高的水平。水磨、水车等机械在农业生产中得到广泛应用，极大地提高了灌溉效率，促进了农业的发展。这些水利机械还被应用到冶金、纺织等行业，推动了工业技术的进步。
例如，在冶金领域，利用水力驱动的鼓风设备提高了冶铁的产量和质量；在纺织业中，水力纺车的出现提高了纺织效率。水利机械技术的发展不仅改善了生产力，也为后来工业革命时期的机械化生产提供了一定的技术积累和启示。
四、燕肃——多才多艺的发明家
燕肃是北宋时期一位杰出的发明家，他在多个领域都有重要的发明和贡献。
1. 指南车：燕肃于宋仁宗天圣五年（1027 年）再度制成指南车。他的指南车是一辆双轮独辕车，车上立一木人伸臂指南。车除了两个沿地面滚动的车轮外，还有大小不同的 7 个齿轮，采用差速齿轮的原理制作而成。这一应用比欧洲早了 1000 多年，但该车不能转太大的弯。燕肃指南车的制作方法在《宋史·舆服志》等中有详细记载。
2. 记里鼓车：燕肃重新设计了记里鼓车。这种车分上下两层，上层有一木人，车行 1 里便击敲；下层也有一木人，车行 10 里则击镯。它在部队行军和道路测量等方面得到广泛运用，显示出燕肃在技术上的高超能力。
3. 欹器：燕肃运用物理学和数学知识，根据重心和定倾中心的相对位置跟浮体稳定性的关系，经过精心计算和设计，成功制造出了欹器。这种欹器形状类似陶罐，系绳用的两耳位于腹靠下部位置，空时倾斜便于打水，水灌半满时自动直立，灌满时则容易倾覆倒出水，巧妙地利用了平衡原理。
4. 莲花漏：宋仁宗天圣八年（1030 年），燕肃发明了精美的“莲花漏”。他在漏壶中首次使用漫流系统，保持水位恒定，基本消除了水位变化对流量的影响；还根据不同节气、昼夜长短及地区制造了刻度不同的 48 支浮箭，以适应全年每日长短的差异；首部刻有莲花的箭插入装在壶上的莲心，可沿刻线上浮且不致招摇。这些优点提高了漏壶计时的准确度，莲花漏被“世推其精密”，在宋代得到广泛应用。
5. 海潮研究：燕肃为揭开海潮这一自然现象之谜，研究了自古以来的海潮理论，并利用在沿海州县做官的机会，在各地进行观察、试验和分析比较。经过约 10 年时间，足迹遍及东南沿海多州。他明确提出日月的作用是海潮的成因，指出一月之中朔望时期潮大，上下弦时期潮小，还通过对潮候的推算，给出了精确的每天海潮涨落时间数据，并科学地解释了钱塘江潮。乾兴元年（1022 年），他写出了著名的《海潮论》，还绘制了《海潮图》，为当时的渔业生产和海上交通提供了可靠资料。
五、其他领域的科技成就与发明家
1. 数学：宋代数学发展较为突出，出现了秦九韶的《数书九章》、李冶的《测圆海镜》和《益古演段》、杨辉的《详解九章算法》、朱世杰的《算学启蒙》和《四元玉鉴》等重要著作。沈括的“隙积术”和“会圆术”也为后人的研究奠定了基础。秦九韶提出的“正负开方术”和“大衍求一术”对后世数学发展有重要影响。
2. 医药：宋代医药学进入全面发展的新阶段。统治者重视医药书籍的修订，如刘翰、马志等修成的《开宝本草》，苏颂等人修成的《嘉祐本草》以及唐慎微修纂的《经史证类备急本草》等。宋慈的《洗冤录》是我国历史上第一部系统的法医学著作，王惟一的《铜人腧穴针灸图经》和针灸铜人对针灸学的发展起到了重要作用。
3. 天文：宋代对天文学的研究重视程度较高，观测水平不断提高。进行了多次大规模的恒星位置观测，如公元 1010 年到 1106 年之间北宋的 5 次观测成果被保存于《宋史·天文志》中。南宋制造的苏州石刻天文图也展示了当时的天文观测成果。同时，天文观测仪器得到有效改进，沈括和郭守敬提出减少环数的设计，出现了浑仪和简仪等杰作，以及苏颂、韩公廉等人制成的大型水运仪象台，它利用齿轮系统使仪器保持恒定速度，既能演示、观测天象，又能计时报时。
4. 农业：宋朝时期，土地开垦利用形成一整套有效办法，出现圩田、淤田、沙田、葑田、架田、湖田等多种形式。其中圩田既能抗旱又能防涝，产量较高。农作物分布也有很大变化，水稻向北方推广，荞麦、高粱种植面积迅速扩大。《陈旉农书》总结了唐宋时期水田耕作栽培技术经验，体现了古代农业精耕细作的传统思想。动植物谱录大量出现，如蔡襄的《荔枝谱》、欧阳修的《洛阳牡丹记》、陆游的《天彭牡丹记》、刘蒙的《菊谱》、宋子安的《东溪试茶录》等，具有一定的农学和生物学价值。
宋朝的科技成就和发明家们展示了那个时代的创新精神和智慧光芒。这些科技成果不仅推动了当时社会的发展和进步，也对后世科技的发展产生了深远的影响，是中国古代科技发展史上的璀璨篇章。它们反映了宋朝在科技领域的高度繁荣，以及人们对知识和技术的不断追求与探索。
